Ora che abbiamo un chimico...dai Lupo Cattivo questo è pane per i tuoi denti...

Da molto tempo stò cercando di capire come realizzare un razzo ad H2O2 (perossido di idrogeno) in grado di fornire una certa spinta.
Come primo ostacolo non riesco a trovare del perossido a concentrazioni elevate, diciamo sull'ordine del 75-85%, quindi non posso neanche fare i primi esperimenti. La scomposizione del perossido di idrogeno dà come risultato vapore acqueo ed ossigeno, quindi prodotti non inquinanti, e se questi gas vengono fatti passare attraverso un ugello di De Laval si ottiene una certa spinta (dipendente da molti fattori quali dimensioni dell'ugello, quantità di perossido di idrogeno iniettato, qualità della scomposizione ecc...).
In pratica avviene questo: il perossido di idrogeno viene scomposto all'interno di una "camera di combustione", la scomposizione è una reazione molto violenta, innescata da un catalizzatore quale l'argento, nella quale i gas prodotti, ossigeno e vapore acqueo, arrivano ad avere temperature dell'ordine dei 700°C ed aumentano di volume in modo considerevole, quindi all'interno della camera verrà a crearsi una certa pressione, che in sostanza dipende dalla quantità di H2O2 che viene iniettato e dalla qualità della scomposizione.
Ora se questi gas ad una certa pressione vengono fatti passare per un ugello di De Laval calibrato ad hoc, si otterrà una determinata spinta. Per fare un paragone succede la stessa cosa, anche se molto più in piccolo, che succede mei motori dei vettori spaziali, con la differenza che li i gas sono prodotti dalla combustione di, ad esempio idrogeno o idrazina e ossigeno, mentrre qui i gas sono frutto di una scomposizione chimica.
Questo in termini molto molto semplici, per approfondire sull'ugello ecco un link: De Laval nozzle - Wikipedia, the free encyclopedia

Io ho provato a fare il razzo, ma non ho trovato H2O2 in concentrazione elevata, quindi con il classico 130 volumi che si trova normalmente per le ferramente o i colorifici hai si la scomposizione ma la spinta che ottieni è ridicola, quasi inesistente.

E qui viene il bello: http://www.youtube.com/watch?v=O9S_Qmn-CEM

Circa nell'anno 2000 è stato sviluppato un elicottero che sfrutta una propulsione ricavata dal perossido di idrogeno, con dei razzi montati all'estremità delle pale, chiamato Intora Firebird.
Oggi purtroppo non si trova molta documentazione perchè il progetto è stato abbandonato non si è ben capito il perchè.
C'era pure un sito internet: www.intora-firebird.com ma probabilmente il dominio è scaduto ed il sito non è più accessibile.
Ho provato a contattare l'azienda che in America ha seguito questo progetto e mi sono sentito rispondere che loro non sono autorizzati a divulgare informazioni...il prototipo (in realtà sono due) è andato perduto, non per un incidente, è semplicemente stato imboscato da qualche parte e nessuno ne sa niente.
Sono però riuscito a reperire alcuni disegni in rete: http://www.google.com/patents?id=dqwxAAAAE...magill#PPA12,M1 Realizzarlo non è impossibile, il vero problema è l'H2O2...

Ora il punto è questo: l'H2O2, quanto pericoloso è? Sò che non è un liquido molto stabile e deve essere fatto passare in tubi di acciaio inox o PTFE (teflon) per non innescare reazioni di scomposizione.
Dove si trova qui in Italia in concentrazioni elevate: 75-85%?

Altri esperimonti qui: www.peroxidepropulsion.com
e qui: www.tecaeromex.com

Il bello è che questo sistema è a ZERO emissioni nocive, solo acqua sotto forma di vapore e ossigeno!

Immagine Allegata: Firebird.jpg

Ho letto e guardato qualche filmato.
Come direbbe un mio caro amico della trinacria: minchia! (si può dire? Spero nessuno si offenda!)
E' la prima parola che mi è venuta in mente.
La seconda è che gli americani sono dei pazzi.
Il pilota di elicotteri viaggia praticamente tra due bombe innescate e pronte ad esplodere!
So che il perossido d'idrogeno (la nostra vecchia e cara acqua ossigenata) non viene, almeno per quanto ne sapevo, prodotto a concentrazioni superiori al 60% proprio per la sua pericolosità
Ti cito un parte presa dalla scheda tecnica:
La sostanza si decompone per riscaldamento o sotto l'influenza della luce producendo ossigeno , che aumenta il pericolo di incendio. La sostanza è un forte ossidante e reagisce violentemente con materiali combustibili e riducenti causando pericolo di incendio e di esplosione particolarmente in presenza di metalli. Attacca molte sostanze organiche, e.g., tessuti e carta.
Praticamente reagisce con quasi tutto decomponendosi: basta un po' di luce, una minima impurità, una botta di caldo, un legnetto che di infila e salti per aria.
Aggiungo che si tratta di una sostanza, a quelle concentrazioni, estremamente corrosiva e tossica per cui va maneggiata con estrema cautela, te ne va un po' sulla mano e son dolori.
E questo per il perossido di idrogeno al 60% !!! Quei pazzi lo usano all'80-85-90!
Posso capire che sia parzialmente stabilizzato con dello stananto di sodio, ma ti fidi?
In ogni caso ti puoi far fare un preventivo da una qualsiasi rivenditore di prodotti chimici della tua zona, ma dubito che ne troverai a concentrazioni superiori al 60%
Personalmente sconsiglio vivamente.
Una domanda, cattiva s'intende, brandelli di carne umana inquinano?

Salve a tutti.
Certo che a vedere la foto, Eli_sir, sembra proprio facile: quattro tubi e un seggiolino. Per il piatto oscillante che porta le pale si può sempre vedere..... Nel caso anche copiare. Niente coppia di torsione all'albero, niente motore..... Le pale però darebbero un tantino di grattacapi. Debbono essere fatte BENE, leggere e MOLTO ben equilibrate. Ma presumo si possa venirne a capo.
Bhé, certo che quardare il traffico dall'alto...... Spece dopo averci passato in mezzo 32 anni!
Saluti.
Ferro

Azzardo una spiegazione del perchè il progetto è stato accantonato.
Avete visto il prezzo del perossido di idrogeno al chilo?
Più o meno per ogni giretto di un quarto d'ora ti partono un centinaio di euro se non più.
Un giocattolino bello, ma costoso

Sicuramente il costo dell'H2O2 non aiuta, però con un pò di buona volontà è arginabile, verrebbe amortizzato dalla semplicità e dalla ridottissima manutenzione necessaria a tenere in efficenza il velivolo (immagino che il costo sia dovuto al processo produttivo, è così difficile aggiungere un O in più all H2O?).
Ma quello che mi fà arrabbiare è la pericolosità dell'H2O2 ad elevata concentrazione che risulta molto limitante, per non dire impossibile, per un uso amatoriale. Scusate lo sfogo... e guardate che bella foto, si vede il vapore acqueo dato dalla scomposizione che esce dall'estremità delle pale, affascinante!

Ma non c'è qualche altra sostanza più stabile che decomponendosi dà un effetto simile a quello dell'H2O2?

Immagine Allegata: 20040929a.jpeg

Il problema è sempre lo stesso: l'accumulo di energia.
Capisci che accumulare l'energia necessaria a farti alzare e volare per chilometri in pochi litri vuol dire avere una bomba sotto al sedere. Occorre che la bomba non liberi tutta l'energia di colpo
Tipicamente è energia chimica, che sia benzina o qualsiasi altro combustibile oppure sostanze che si dissociano generando energia.
Bisogna trovare un compromesso tra costo, pericolosità, efficienza, reperibilità e rinnovabilità o produzione, inquinamento e facilità d'uso.
Per quello che il petrolio e i suoi derivati spopolano , a costo di usare un sistema assurdo, antiquato e poco efficiente come il motore a scoppio. Che però utilizza i derivati del petrolio.
Piuttosto, se vuoi un sistema non pericoloso, pochissimo inquinante e non proibitivo puoi scaldare della normale acqua con del metano ed usare cotesto sistema di vapore che esce dalla punta delle pale che pare funzionare così bene.
Il tutto necessita solo di una caldaia, neppure troppo grossa, alimentata per caduta d'acqua e ben isolata
Io non sono bravo in meccanica, non saprei come alimentare in continuo la caldaia e se il tutto sia fattibile, lancio solo un'idea.

Ci ho passato le notti intere a pensare a dei sistemi alternativi...la scomposizione dell'H2O2 è una reazione fortemente esotermica (ma questo lo sai già) ed in queste particolari condizioni (dell'elicottero) sviluppa 600-650°C.
Ora l'energia che si libera è molta, io non la sò calcolare e non sò che pressione ci sia all'interno della piccola camera di dissociazione, ma so che detta energia è veicolata, dal vapore e l'ossigeno che si formano, attraverso l'ugello di DeLaval, quindi il razzetto se così lo vogliamo chiamare lavora a 600-650°C per dare circa 20Kg di spinta statica.
L'idea della caldaia è buona e non ci vorrebbe molto a fare del vapore a 600°C (credo) che quindi ha la stessa energia di quello ricavato dall'H2O2, però la strada per arrivare all'estremità delle pale è lunga e se il vapore parte a 600° quando è arrivato in fondo avrà già perso metà della temperatura, allora dovrebbe partire ad esempio a 900°C...la pressione che si creerebbe nei tubi sarebbe però esagerata (forse dovrebbe essere pari a quella che si crea nella camera di dissociazione con l'H2O2?)
E mettere i bruciatori sulle tip delle pale? Se sono piccoli si potrebbe fare, ma non ho idea di quanta energia ci voglia per portare il vapore a 600°C e di conseguenza che dimensione debba avere il bruciatore.

Questa è la dimensione del razzo originale all'H2O2:

Come vedi Lupo mi manca tutta la parte relativa ai "conti", non sò quantificare le energie in gioco da un punto di vista chimico o termodinamico o qualunque cosa sia; per me la legge di Ohm è semplicie ma questo è greco antico!
Fosse per l'elicottero in 3...6 mesi lo faccio e poi...ho fatto un bupn esercizio di lavorazioni meccaniche ed ho un bel soprammobile gigante!

Immagine Allegata: motore1.JPG

Salve a tutti.
Forse non sarebbe così "non inquinante", ma due piccoli statoreattori (mi sembra si chiamico così, o comunque qualcosa del genere) sulla punta delle pale, alimentati a benzina? La forza centrifuga sulle lunghe pale fornisce la pressione di iniezione, o la si aiuta al centro con una piccola pompa azionata dal rotore. Per la partenza si può usare una pompa elettrica come quella di iniezione delle auto a benzina, tipicamente 10 o 15atm, poi va da se. Tu che sei pilota che ne pensi Eli_sir? Perfino l'aria di combustione si potrebbe comprimere così. 20Kg di spinta non dovrebbe essere difficile produrli. Alle strette si potrebbe usare anche del GPL allo stato liquido, ossia preso dal fondo del serbatoio, anche se quì intervengono dei problemi di "consumo di calore" dovuti all'espansione dallo stato liquido.
Io però preferisco un superleggero...... anche se si fermano le pale posso planare ugualmente. Invece un aggeggio così mi da l'impressione che se si "spegne" viene giù come un gatto di coccio.
Buoni voli.
Ferro

Ciao a tutti e ciao Ferro, devo dire che mi fa piacere che l'argomento ti stuzzichi... L'elicottero che c'è nella foto del mio avatar è l'NHI H-3 Kolibrie sviluppato e costruito in Olanda all'inizio degli anni 50 e per mettere in rotazione la pale sfrutta proprio la spinda data da due statoreattori. A livello di economicità non è un campione: i quattro serbatoi che ha sotto la pancia hanno una capacità totale di 400 lt con i quali si arrivava a fare neanche un'ora di volo, conseguentemente le emissioni a livello di inquinamento risultano essere notevoli, ma a quei tempi le persone non erano molto sensibili al problema e il gasolio non costava una cifra come oggi.

http://it.youtube-nocookie.com/watch?v=8jhpUJLhQfs

E' altrettanto vero che una volta avviato lo statoreattore brucia di tutto, si potrebbe usare del metano, dell'alcool, olio di colza... Naturalmente il rendimento sarebbe in funzione del potere calorico dei combustibili (già nello statoreattore in regime subsonico è basso), all' epoca si diceva che il Kolibrie potesse funzionare anche a paraffina liquida.

Sorgono però altri due problemi meccanico-aerodinamici: le pale bisogna saperle fare bene, ma bene bene.
Nel caso del Kolibrie infatti lo statoreattore pesa 9 Kg, ammettiamo ottimisticamente che questo più la pala ne pesino 15 di Kg, con 10 mt di diametro rotore e 400 RPM, a causa della forza centrifuga che si crea durante la rotazione le pale vengono a pesare circa 7 tonnellate, non sono poche.
Aerodinamicamente parlando credo che la forma dello statoreattore non sia molto compatibile con la variazione del passo ciclico che avviene 2 volte ad ogni giro, credo che per tutte le forze che ci sono in gioco sul piano orizzontale non si muova, è tenuto fermo dalle forze aerodinamiche, in questo caso la pala, per far si che il passo ciclico esista deve esserte anche elastica, molto elestica.

A livello di sicurezza velivoli così concepiti, com rotore molto grande rispetto alle dimensioni della macchina ed al suo peso, sono imbattibili. In caso di "piantata motore" e se ci sono le condizioni per effettuare la manovra, un'autorotazione permette di eseguire in emergenza un atterraggio dolce dolce.
Si dice che il Kolibrie con il rotore a regine spegniendo gli statoreattori riuscisse a decollare, fare qualche metro ed atterrare in tutta tranquillità grazie alla enorme energia cinetica immagazzinata dal rotore.

Immagine Allegata: nhi080p.JPG

Il calcolo delle energie in gioco si può fare, ma è lungo e non sono neppure sicuro di ricordare come si fa, dovrei consultare i sacri testi.
Ti arrabbi se non lo faccio?
Credo a occhio che la mia idea del vapore sia da scartare, l'energia non basta e i problemi che hai accennato mi paiono insolubili, 600 atmosfere ? No, lasciamo perdere la caldaia peserebbe più di tutto.
Idea bocciata!
Te lo detto che come meccanico valgo poco!
Ferro mi pare molto più concreto,con le sue idee, mentre i due statoreattori della foto mi fan paura: me li immagino roteare , quanto forza centrifuga esercitano sulle pale? Brrrrrrr....
Lo so che l'idea è carina, affascina anche me che non son pilota, ma...
Sto pensando ad eventuali reazioni chimiche, tipo metalli alcalini in acqua, si sviluppa idrogeno , ma ci volgliono sempre gli stato reattori.
Il carburo di calcio no, l'acetilene esplode.
Ci penso un po'.

Ciao Lupo, figurati certo che non mi arrabbio se non fai i conti...mi sa che questo è un vicolo cieco, o fai così o niente, tutto quello che poteva essere scoperto ed utilizzato è già stato fatto.

Si l'ideale sarebbe una sostanza, ancor meglio se liquida, che decomponendosi o reagendo con qualche altra sostanza liberasse molta energia...

Gli statoreattori oltre che a pesare molto sotto l'effetto della forza centrifuga (circa 7 tonnellate nel caso del Kolibrie), hanno anche una scarsa efficienza in regime subsonico, ciò è dettato dal fatto che l'estremità delle pale o di un'elica non può mai superare la velocità del suono in quanto in queste condizioni il fluido in cui lavora, l'aria in questo caso, cambia completamente le sue caratteristiche.
Oramai sono anni che penso ad una possibile soluzione ma non ne sono mai giunto a capo .

Il buon Lupo ha esaurito le poche e modeste idee di cui dispone.
Bombole di aria compressa non so se darebbero la spinta necessaria, però sarebbero ad inquinamento zero.
Forse qualche problema ad eliminare il ghiaccio che si formerebbe agli ugelli di uscita.
Direi che la soluzione migliore rimane l'acqua ossigenata avendo cura di fare una bella assicurazione sulla vita.